Question

某学生课外活动小组模拟呼吸面具中的反应原理设计用图所示的仪器来制取氧气并测量氧气的体积。图中量气装置E由甲乙两根玻璃管组成，它们由橡皮管连通，并装入适量水。甲管有刻度(0～50mL)供量气用，乙管可上下移动调节液面高低。

实验仪器：连接胶管及夹持装置均省略

实验可供选用的药品还有：稀硫酸、盐酸、过氧化钠、碳酸钠、大理石、水。试回答：

（1）图中各装置接口连接顺序是  (填各接口的编号)。

（2）装置A的作用是                    ，反应的化学方程式                    。

（3）装置B的作用是                    。反应的化学方程式为                     。

（4）装置C中放入的反应物是                    。

反应的化学方程式为                            。

（5）装置D中可能发生的所有化学反应方程式为：                          。

Answer

(共18分)

（1）⑤③④⑥⑦②①⑧ (⑥、⑦可换位) (2分)

（2）除去混在O2中未反应的CO2 (2分)， 2NaOH-+CO2=Na2CO3 +H2O (2分)

（3）吸收CO2中混有的HCl (2分)， NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ (2分)

（4）大理石、盐酸 (2分) ，CaCO3+2HCl= CaCl2+CO2↑+H2O (2分)

（5）2Na2O2 +2CO2= 2Na2CO3 + O2 (2分)，2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ (2分)

【解析】

试题分析：（1）仪器C用来制取二氧化碳，装置B除去二氧化碳中的HCl杂质，连接方法是长进短出；装置D是使二氧化碳与过氧化钠发生反应制取氧气；然后连接装置A除去其中的未反应的二氧化碳，连接方法是长进短出；最后连接装置E测量氧气的体积。故各个装置管口接法是⑤③④⑥⑦②①⑧ (⑥、⑦可换位)；（2）装置A的作用是除去混在O2中未反应的CO2；反应的化学方程式是2NaOH-+CO2=Na2CO3 +H2O ；（3）装置B的作用是除去制取的二氧化碳气体中的杂质HCl。反应的化学方程式为NaHCO3+ HCl=NaCl+H2O+CO2↑；（4）装置C中是用来制取二氧化碳气体的装置，制取的原料的大理石和稀盐酸，所以装置C中放入的反应物是大理石、盐酸；制取二氧化碳气体的反应的化学方程式为CaCO3+2HCl= CaCl2+CO2↑+H2O；（5）在装置D中CO2、H2O与Na2O2发生反应产生氧气，反应的所有化学反应方程式为2Na2O2 +2CO2= 2Na2CO3 + O2，2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑。

【考点定位】考查过氧化钠与二氧化碳的反应、二氧化碳气体的制取、净化、性质及气体的收集、体积的测量的知识。

【名师点睛】在呼吸面具中发生的反应原理是2Na2O2 +2CO2= 2Na2CO3 + O2，2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑。利用该原理制取氧气并测量氧气的体积，就要先根据实验室制取CO2的反应原理CaCO3+2HCl= CaCl2+CO2↑+H2O在装置C中制取CO2，由于盐酸有挥发性，会干扰反应，根据除杂原则，在装置B中用饱和NaHCO3溶液洗气，除去CO2中的HCl；使反应存在的气体在装置D中反应，气体不可能反应完全，为了防止未反应的CO2影响氧气的测量，用NaOH洗气，除去O2中的杂质CO2，然后在装置E中收集并测量氧气的体积。只要明确实验目的，各个仪器的作用，则连接顺序是自然得到解决。广口瓶若是作洗气用管口接法是长进短出若是收集气体用，则是短进长出。在收集并测量其体积时，为了减少实验误差，要等气体恢复至室温，并调整甲、乙两管的液面高度一致再读数，视线与凹液面最低处相切。